Разработка и расчетно-экспериментальное обоснование ультразвукового метода контроля формоизменения ТВС ВВЭР в бассейнах выдержки АЭС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.03, кандидат наук Воронина Александра Владимировна

• Воронина Александра Владимировна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Воронина Александра Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК ВВЭР-1000 И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

1.1. Тепловыделяющая сборка ВВЭР-1000

1.2. Формоизменение ТВС ВВЭР-1000

1.3. Определение формоизменения ТВС ВВЭР-1000

1.4. Анализ эффективности, надежности и безопасности методов определения формоизменения ТВС ВВЭР-1000 на АЭС

Выводы по Главе

ГЛАВА 2. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА И АЛГОРИТМ КОНТРОЛЯ ПРОГИБА И УГЛА СКРУЧИВАНИЯ ТВС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЭХО-ИМПУЛЬСНОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

2.1. Классификация схем контроля с использованием ультразвуковых эхо-импульсных измерений линейных размеров

2.2. Сравнительный анализ схемных решений

2.3. Схема контроля прогиба и угла скручивания ТВС ВВЭР-1000 с использованием ультразвукового эхо-импульсного метода

Выводы по Главе

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АКУСТИЧЕСКОГО ТРАКТА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЭХО-ИМПУЛЬСНОГО МЕТОДА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ

3.1. Особенности определения расстояний ультразвуковым эхо-импульсным методом

3.2. Математическая модель акустического тракта ультразвукового эхо-импульсного метода измерения геометрических параметров ТВС

3.2.1. Постановка задачи

3.2.2. Математическое описание разработанной модели

3.3. Экспериментальная проверка математической модели акустического

тракта

3.3.1. Программа расчета скорости звука в воде в условиях естественной конвекции у поверхности ТВС

3.3.2. CFD-моделирование естественной конвекции у поверхности ТВС ВВЭР-1000

3.3.3. Результаты экспериментальной проверки математической модели

акустического тракта

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ТВС

4.1. Схема проведения измерений для определения угла скручивания

4.2. Модель системы контроля формоизменения ТВС

Выводы по главе

ГЛАВА 5. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ

5.1. Влияние естественной конвекции на результаты измерения при перпендикулярном падении

5.2. Влияние наклонного падения УЗ-волн на исследуемую ненагретую поверхность

5.3. Влияние наклонного падения УЗ-волн на исследуемую нагретую поверхность с учетом естественной конвекции

5.4. Влияние величины порога отсчета времени распространения УЗ-волн по переднему фронту эхо-импульса

5.5. Моделирование процесса контроля ТВС ВВЭР-1000 ультразвуковым эхо-импульсным методом и полученные результаты

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

141

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и расчетно-экспериментальное обоснование ультразвукового метода контроля формоизменения ТВС ВВЭР в бассейнах выдержки АЭС»

Актуальность темы исследования

Одной из ключевых задач, достижение которой необходимо согласно «Стратегии развития атомной энергетики до 2050 года и на перспективу до 2100 года» и «Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года», является повышение эффективности (на протяжении всего жизненного цикла станции) и конкурентоспособности в мире проектируемых и вводимых в эксплуатацию энергоблоков АЭС. Программа развития атомной промышленности основана на дальнейшем совершенствовании и развитии технологии водо-водяных реакторов типа ВВЭР. Накопленный опыт эксплуатации действующих АЭС с реакторами ВВЭР показал, что, несмотря на достигнутые успехи в области проектирования и эксплуатации данного типа реакторов, их модернизационный потенциал не исчерпан полностью.

Одним из направлений совершенствования реакторных технологий является увеличение эффективности использования и надежности тепловыделяющей сборки (ТВС). Решить данную задачу возможно путем непрерывного совершенствования конструкции ТВС, твэлов, разработкой и внедрением оптимальных способов эксплуатации. Важнейшей характеристикой ТВС является ее геометрическая стабильность на протяжении всего срока эксплуатации и при обращении с ТВС после эксплуатации. Послереакторные исследования позволяют детально изучить процессы, происходящие в ТВС при облучении и оказывающие влияние на геометрические параметры сборки. В отличие от защитных камер стенды инспекции более просты в эксплуатации и обслуживании, не требуют затрат на транспортирование ТВС за пределы станции. Стенды инспекции являются эффективным инструментом для оперативного определения формоизменения облучённых ТВС при проведении послереакторных исследований.

Измерение геометрических параметров облученной ТВС, таких как величина и форма прогиба, поперечный размер и угол скручивания ТВС, на стенде инспекции реализуются с помощью контактного и бесконтактного методов

измерений линейных размеров. Основным достоинством бесконтактного метода является то, что он позволяет проводить дистанционные измерения формоизменения ТВС, исключая механическое воздействие на сборку, что повышает уровень безопасности эксплуатации стенда. К бесконтактным методам относят оптический, индуктивный, емкостной, радиоволновой и ультразвуковой.

Существующие измерительные системы с использованием ультразвука имеют ряд принципиальных недостатков, которые влияют на эффективность, надежность и безопасность инспекции ТВС в бассейне выдержки АЭС: привязка к конкретному типу ТВС по количеству и месту расположения дистанционирующих решеток (ДР); влияние не перпендикулярного падения ультразвуковых волн на поверхность ДР на погрешность измерений; необходимость вращения ТВС; большое количество датчиков снижает уровень безотказности измерительной системы и степень надежности стенда. К тому же при использовании ультразвукового метода возникают трудности с оценкой погрешности получаемых результатов.

Для определения метрологических характеристик ультразвукового метода и выбора оптимальных решений при разработке новых систем необходимо математическое описание процесса контроля формоизменения ТВС и создание программного инструментария. Таким образом, разработка и расчетно-экспериментальное обоснование с использованием математического и компьютерного моделирования ультразвукового эхо-импульсного метода контроля формоизменения ТВС ВВЭР-1000 с улучшенными метрологическими и эксплуатационными характеристиками являются актуальными.

Степень разработанности темы исследования

Подробные послереакторные материаловедческие исследования ТВС ВВЭР-1000 проводятся в защитных камерах АО ГНЦ «НИИАР». Формоизменение ТВС, в частности прогиб и угол скручивания, определяются по результатам измерений ТВС контактными датчиками линейных перемещений. Основной вклад в развитие методического обеспечения контроля формоизменения ТВС ВВЭР в защитных камерах внесли Смирнов В.П., Дворецкий В.Г., Канашов Б.А., Глушак Н.С. и Жителев В.А.

Ультразвуковые методы измерения линейных размеров нашли широкое применение в различных областях промышленности и техники. Ультразвуковой эхо-импульсный метод используется в ряде стендов инспекции ТВС для контроля их формоизменения. За рубежом, в Китае разработан стенд для контроля величины прогиба и угла скручивания ТВС Р'К Похожий стенд, только для измерения величины прогиба разработан во Франции (система БЛМЛС). Для контроля ТВС ВВЭР-1000 ОКБ «ГИДРОПРЕСС» совместно с АО «ГНЦ НИИАР» разработали стенд инспекции для Балаковской АЭС, НИЯУ МИФИ для контроля ТВСА на Запорожской АЭС разработали систему «СИГМА-ТВСА». У существующих стендов есть ряд недостатков, которые диктуют необходимость разработки новой, более универсальной и в то же время более простой схемы контроля формоизменения ТВС. Кроме того, в настоящее время отсутствуют математические модели и расчетные программы, позволяющие моделировать процесс контроля ТВС с учетом различных факторов, влияющих на погрешность измерений. Моделирование процесса контроля формоизменения является эффективным инструментом при разработке и обосновании новых методов контроля.

Цель и задачи

Целью диссертационной работы является разработка и расчетно-экспериментальное обоснование ультразвукового эхо-импульсного метода определения угла скручивания и величины прогиба ТВС ВВЭР-1000 для повышения эффективности, надежности и безопасности инспекции ТВС в бассейнах выдержки АЭС.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Разработана принципиальная схема системы контроля и алгоритм определения угла скручивания и величины прогиба ТВС, на основании которых разработан ультразвуковой эхо-импульсный метод контроля формоизменения ТВС ВВЭР-1000 в бассейне выдержки АЭС.

2. Разработана и экспериментально подтверждена математическая модель акустического тракта ультразвукового эхо-импульсного метода измерения линейных размеров в условиях естественной конвекции у поверхности ТВС.

3. Разработана компьютерная модель процесса инспекции ТВС ВВЭР-1000 на базе принципиальной схемы системы контроля с использованием математической модели акустического тракта.

4. Выполнены расчетно-экспериментальные исследования в обоснование ультразвукового эхо-импульсного метода контроля формоизменения ТВС ВВЭР-1000 в бассейне выдержки АЭС.

Научная новизна результатов работы

Научная новизна результатов работы состоит в следующем.

1. Разработан метод определения геометрических параметров ТВС, схема системы контроля и алгоритм определения угла скручивания и величины прогиба ТВС с использованием ультразвукового эхо-импульсного метода.

2. В приближении геометрической акустики разработана и экспериментально подтверждена математическая модель акустического тракта ультразвукового эхо-импульсного метода измерения линейных размеров, позволяющая исследовать особенности распространения и регистрации ультразвуковых волн в условиях естественной конвекции у поверхности ТВС и при наклонном падении волн на ее поверхность.

3. Получены инженерные формулы для оценки влияния естественной конвекции у поверхности ТВС ВВЭР-1000 на результаты измерения ее размеров в зависимости от: температуры воды в бассейне выдержки, величины остаточного тепловыделения и координаты расположения датчиков относительно продольной оси ТВС.

4. Показано, что вклад рефракции в погрешность метода для угла скручивания менее 5 ° составляет не более 1,2 мкм, что позволяет не учитывать явление рефракции при анализе общей погрешности измерений.

5. Показано, что при расчете профиля температуры в конвективном пограничном слое у поверхности ТВС в программном комплексе Ansys Fluent наилучший результат дает использование модели турбулентности RNG k-s.

6. Расчетно-экспериментальным путем получены оценки метрологических характеристик ультразвукового эхо-импульсного метода.

Теоретическая и практическая значимость работы

1. Разработано прикладное программное обеспечение с дружественным интерфейсом, позволяющее пользователю с базовыми навыками работы с ПК, проектировать ультразвуковые системы контроля формоизменения ТВС ВВЭР-1000.

2. Разработанная в ходе данного диссертационного исследования система контроля формоизменения ТВС реализована в составе стенда для инспектирования ТВС в бассейне выдержки на АЭС «Темелин».

3. Разработанная система контроля и алгоритм определения угла скручивания и величины прогиба ТВС с использованием ультразвукового эхо-импульсного метода рассматривается как альтернативная система контроля в составе стенда инспекции и ремонта ТВС для проекта «АЭС-2006», обладающая более высоким уровнем безопасности.

Методология и методы исследования

При проведении исследований в рамках диссертации применялись методы вычислительной гидродинамики (CFD), математического моделирования, статистической обработки результатов, математической статистики, теории планирования экспериментов.

Положения, выносимые на защиту

1. Ультразвуковой метод определения формоизменения ТВС ВВЭР-1000 в бассейне выдержки АЭС.

2. Математическая модель акустического тракта ультразвукового эхо-импульсного метода измерения линейных размеров и результаты ее экспериментальной проверки.

3. Численная модель системы контроля формоизменения ТВС ВВЭР-1000 и комплекс программ для ЭВМ, позволяющие моделировать процесс контроля формоизменения ТВС ультразвуковым эхо-импульсным методом.

4. Инженерные формулы для оценки влияния естественной конвекции у поверхности ТВС ВВЭР-1000 на результаты измерения ее размеров.

5. Результаты расчетно-экспериментальных исследований ультразвукового эхо-импульсного метода.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждается: воспроизводимостью полученных экспериментальных данных, использованием сертифицированных методик измерений и аттестованного оборудования.

Основные результаты работы были представлены и обсуждены на:

- Всероссийской молодежной конференции «Научные исследования и технологические разработки в обеспечение развития ядерных технологий нового поколения», 27-28 марта 2018 г., г. Димитровград;

- Научной сессии НИЯУ МИФИ по направлению «Актуальные проблемы инновационного развития ядерных технологий» - 2018, 2-6 апреля 2018 г., г. Северск;

- V Международной научно-практической конференции (школе-семинар) молодых ученых, 22-24 апреля 2019 г., г. Тольятти;

- Научной сессии НИЯУ МИФИ по направлению «Актуальные проблемы инновационного развития ядерных технологий» - 2019, 8-12 апреля 2019 г., г. Северск;

- Всероссийской конференции «Ядерные технологии: от исследований к внедрению - 2019», НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 17-18 октября 2019 г., Нижний Новгород;

- XIII Международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы математики и информатики», 16-20 сентября 2019 г., г. Махачкала;

- Всероссийской конференции «Актуальные проблемы математики и информационных технологий», 3-5 февраля 2020 г., г. Махачкала;

- Научной сессии НИЯУ МИФИ по направлению «Инновационные ядерные технологии» - 2020, СФТИ НИЯУ МИФИ, 22-24 декабря 2020 г.

Личный вклад автора

Лично автором и при его непосредственном участии:

- выполнен анализ существующих на момент начала работы стендов инспекции контроля ТВС, основанных на применении ультразвукового

эхо-импульсного метода измерения линейных размеров; сформулированы требования к системе контроля формоизменения ТВС ВВЭР-1000, которая разработана в рамках диссертационной работы;

- разработана математическая модель акустического тракта ультразвукового эхо-импульсного метода измерения линейных размеров и проведена ее экспериментальная проверка путем сопоставления численных и экспериментальных данных, полученных в ходе проведенной работы;

- создана принципиальная схема системы контроля формоизменения ТВС для определения угла скручивания и величины прогиба ТВС ВВЭР-1000 ультразвуковым эхо-импульсным методом в бассейне выдержки АЭС;

- разработан комплекс программ для ЭВМ для проведения численных исследований ультразвукового эхо-импульсного метода;

- разработано экспериментальное оборудование для изучения акустического тракта ультразвукового эхо-импульсного метода и проведены расчетно-экспериментальные исследования;

- разработаны инженерные формулы для расчета величины погрешности измерения расстояний от ультразвукового датчика до поверхности облученной ТВС ВВЭР-1000 вызванной остаточным тепловыделением сборки.

Публикации

По результатам исследований при участии автора опубликовано 18 работ из них: 7 работ в научных изданиях, в том числе, 5 - в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, входящих в перечень ВАК, одна, из которых входит в международную базу цитируемости Scopus; 1 патент на изобретение; 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка используемой литературы и 3 приложений.

Работа изложена на 142 страницах текста, включая 75 рисунков и 5 таблиц. Список литературы содержит 78 наименований.

ГЛАВА 1. ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК ВВЭР-1000 И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

1.1. Тепловыделяющая сборка ВВЭР-1000

В настоящее время в России эксплуатируются 17 блоков с реакторами ВВЭР-1000. Одним из путей повышения производительности и безопасности энергоблока является надежное и эффективное использование ядерного топлива. В связи с увеличением глубины выгорания ядерного топлива и длительности топливного цикла разрабатывались новые модификации ТВС ВВЭР-1000. Процесс развития конструкции ТВС ВВЭР-1000 представлен на рисунке 1.1

12 ДР или 15 ДР ТВС-2 ТВСА Широкий уголек 15 ДР

Ф

13 ДР ТВС- 2М ТВСА* Узкий уголок 15 ДР

15 ДР ТВСА - 5М 8 ДР ТВСА-АЛЬФА

1 1

15 ДР ТВСА-PLUS 8 ДР ТВСА -Т

12 ДР ТВСА 12

12 ДР ТВСА -12 -PLUS

Рисунок 1.1 - Эволюция ТВС реактора ВВЭР-1000 [1]

ТВС состоит из каркаса, образованного головкой и хвостовиком, которые соединены между собой центральной трубой (ЦТ) и 18 направляющими каналами (НК) [2]. НК предназначены для перемещения в них поглощающих стержней

системы управления и защиты. В нижней части ТВС НК и ЦТ приварены к нижней решетке, жестко закрепленной посредством сварки к хвостовику ТВС. В каждой ТВС содержится 312 тепловыделяющих элементов (твэлов), расположенных по гексагональной решетке с шагом 12,75 мм. Дистанционирование твэлов между собой осуществляется посредством распределённых по высоте ДР в количестве 15, 13, 12 или 8 штук в зависимости от модификации ТВС.

Первой модификацией «базовой» ТВС является улучшенная ТВС (УТВС), в которой для улучшения нейтронно-физических характеристик стальной каркас был заменен на циркониевый. Однако УТВС в процессе эксплуатации претерпевала значительные деформации каркаса, что приводило к сложностям работы органов системы управления и защиты. С целью решения проблемы формоизменения ТВС были проведены различные проектные и расчетно-экспериментальные исследования [3, 4]. В ОКБ «Гидропресс» и «ОКБМ Африкантов» были разработаны две конструкции ТВС с повышенной изгибной жесткостью каркаса: ТВС-2 и ТВСА. В ТВС-2 жесткость каркаса обеспечивается приваркой ДР к 18 НК и ЦТ. В ТВСА жесткость обеспечивается шестью уголками, которые соединены с ДР. На рисунке 1.2 представлены конструкции ТВС-2 и ТВСА.

Дальнейшее усовершенствование конструкции ТВСА и ТВС-2 было направлено на снижение металлоемкости ТВС путем уменьшения числа ДР с 15 до 13, 12 и 8 штук, а также на увеличение количества загружаемого ядерного топлива в твэлы.

Модификацией ТВС-2 является ТВС-2М с удлиненным топливном столбом в твэлах и дополнительно оптимизированными ДР [5, 6]. Данная конструкция предназначена для 18-ти месячного топливного цикла и рассматривается в качестве прототипа ТВС для проекта «АЭС-2006» и ВВЭР-ТОИ [7].

а б

Рисунок 1.2 - Общий вил ТВС-2 (а) и ТВСА (б) с жестким каркасом [1]:

1 - уголок; 2 - НК; 3 - ДР.

Первая модификация ТВСА заключалась в замене широких уголков на более узкие, что повысило изгибную жесткость каркаса. Дальнейшее совершенствование конструкции ТВСА обеспечивалось увеличением загрузки топлива в твэлы (ТВСА-5М) с одновременным уменьшением металлоемкости ТВС (ТВСА-АЛЬФА).

ТВС-2М и модификации ТВСА обеспечивают возможность реализовать 18-ти месячный топливной цикл и повышение мощности реакторной установки до 104 % от номинальной мощности (в перспективе до 107-110 %) в рамках программы увеличения выработки электроэнергии на действующих энергоблоках АЭС [8, 9]. Возможность реализации длительных топливных циклов обусловлена отсутствием ограничений на эксплуатационный ресурс ТВС благодаря высокой прочности и геометрической стабильности конструкции.

1.2. Формоизменение ТВС ВВЭР-1000

К ТВС ВВЭР-1000 предъявляются жесткие требования по геометрической стабильности к термическим, радиационным и вибрационным воздействиям и нагрузкам в течение всего срока их нахождения в активной зоне реактора [10]. В процессе эксплуатации ТВС претерпевают такие виды деформаций, как скручивание, прогиб и изменение размера «под ключ». Возникающее формоизменение ТВС может быть причиной нештатной работы органов регулирования системы управления и защиты и привести к снижению уровня безопасности транспортно-технологических операций с ТВС при перегрузке ядерного топлива во время планово-предупредительного ремонта (ППР) энергоблока.

Измерение геометрических параметров облученной ТВС является неотъемлемой частью послереакторных исследований, направленных на анализ конструктивно-технологических решений, определяющих работоспособность, поведение и изменение физических характеристик конструкционных материалов ТВС за время ее облучения в активной зоне реактора. Увеличение формоизменения ТВС может приводить к снижению ресурса работы сборки в активной зоне реактора.

На рисунке 1.3 представлены кривые, полученные в результате измерения формоизменения ТВС ВВЭР-1000 до и после эксплуатации [11]. Данные представлены для ТВС-2М, отработавшей в течение трех топливных кампаний до выгорания топлива ~ 51 МВт-сут/кгИ. Стрела прогиба ТВС после эксплуатации составляет 4,3 мм и расположена в районе ДР9. Форма прогиба является дугообразной. После эксплуатации прогиб увеличивается с исходного 0,6 мм до 4,3 мм, что соответствует в данном случае семикратному увеличению. Направление стрелы прогиба до и после эксплуатации различаются. Это говорит о незначительном влиянии исходного прогиба ТВС на направление прогиба при эксплуатации.

На рисунке 1.4 представлены данные по величине размера «под ключ», прогиба и угла скручивания различных конструкций ТВС ВВЭР-1000.

а

s s

4

3 2 1

о У О

я 1 я -1

05

¡"2

О

О. -3 С

-4

1 1 1 1

-•- после эксплуатации —•— до эксплуатации

N, 6 , ( с

/ W $

/ Р ■> 4 г

/

-4-3-2-10 1 2 3 4 Проекция на ось X, мм

б

Рисунок 1.3 - Пример представления результатов инспекции ТВС ВВЭР-1000: а - модуль вектора прогиба ТВС; б - годограф вектора прогиба ТВС [11]

Размер «под ключ» у всех ТВС после эксплуатации увеличен по сравнению с исходным значением (рисунок 1.4, а). С увеличением выгорания наблюдается незначительный рост размера «под ключ». В целом данный параметр не превышает верхнюю границу допуска размера «под ключ» более чем на 1 мм.

На рисунке 1.4, б представлены данные по максимальному прогибу сборок в зависимости от выгорания. Видно, что величина прогиба также увеличивается с выгоранием и может достигать в отдельных случаях до ~ 16 мм.

Угол скручивания схожим образом зависит от выгорания (рисунок 1.4, в). Угол скручивания растет с выгоранием и не превышает ~ 2 град при среднем выгорании не более 63 МВт-сут/кги.

г

2 Ц

Ы

ч о с

о.

(U 2

Он

236

235

234

233

О ТВС-2 О ТВС-2М □ ТВСА □

Д ТВСА-АЛЬФА X ТВСА-12 - д о X о □

О

ю

S

L_

О £Х

С

20 16 12 8 4 0

э

Он U

(U S X я м

К -

а.

а U

2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

10 20 30 40 50 60 Среднее выгорание, МВт-сут/кги

а

70

О ТВС-2 О ТВС-2М □ ТВСА Д ТВСА-АЛЬФА X ТВСА-12

О

□

° д

о □ □ о

□

□

о

10 20 30 40 50 60 Среднее выгорание, МВт-сут/кги

б

70

О ТВС-2 О ТВС-2М □ ТВСА Д ТВСА-АЛЬФА X ТВСА-12 о

о О □

О о WA О X □

10 20 30 40 50 60 Среднее выгорание, МВт-сут/кги

70

Рисунок 1.4 - Обобщенные данные по геометрической стабильности ТВС ВВЭР-1000 в

зависимости от среднего выгорания топлива [11-14]: а - максимальный размер «под ключ»; б - модуль вектора прогиба; в - угол скручивания.

Совершенствование конструкции ТВС, направленное на снижение отношения конструкционных материалов к топливу (уменьшение толщины оболочки, диаметрального зазора между топливной таблеткой и оболочкой, увеличение длины твэла, сокращение числа ДР), может повлиять на изгибную жесткость ТВС в целом. Подобные технологические решения требуют экспериментального обоснования [12].

1.3. Определение формоизменения ТВС ВВЭР-1000

Отсутствие контроля геометрических характеристик тепловыделяющих сборок при их эксплуатации может привести к возникновению нарушений в работе энергоблока. По этой причине контроль формоизменения ТВС был, остается и будет актуальным для всех производителей ядерного топлива и организаций, эксплуатирующих АЭС. Контроль формоизменения ТВС как правило осуществляют при инспекции сборок на специальных стендах на АЭС или в ходе послереакторных материаловедческих исследований в защитных камерах научных центров [15, 16, 17].

Примером послереакторных материаловедческих исследований в защитных камерах является стенд, разработанный в АО «ГНЦ НИИАР» (рисунок 1.5). Стенд реализован с использованием контактного метода определения размеров. Конструкция измерительного узла представляет собой подвижную каретку с 6 преобразователями типа «магнитная линейка», которая перемещается строго вдоль вертикальной оси ТВС. Датчики линейных перемещений закреплены на подвижных салазках, перемещение которых осуществляется с помощью пневмоцилиндров. На зажимной каретке находится поворотный узел фиксатора, обеспечивающий поворот ТВС. Подобная конструкция стенда позволяет достичь высокой точности получаемой информации о прогибе и угле скручивания ТВС. Погрешность определения модуля вектора прогиба ТВС составляет 0,3 мм.

Существующие установки по неразрушающему контролю в защитных камерах требуют значительных временных затрат на проведение послереакторных исследований отработавшего топлива. И, несмотря на полноту

проводимых исследований, они не могут удовлетворить потребности АЭС в отношении затрачиваемого на исследования времени. Необходимость обоснования работоспособности твэлов и ТВС привела к внедрению стендов инспекции и ремонта ТВС на площадки АЭС.

Рисунок 1.5 - Стенд для измерения геометрических характеристик ТВС [11] 1 - шаговый двигатель, 2 - зажимная каретка, 3 - ТВС, 4 - измерительный узел, 5 - подпятник, 6 - измерительные датчики, 7 - консольные держатели, 8 - каретка

Стенд, смонтированный на действующей АЭС, позволяет не только оперативно выполнить визуальный осмотр ТВС, контроль геометрических параметров и герметичности ТВС, а также провести ремонт негерметичных ТВС. Эффективность стенда объясняется его минимальным влиянием на экономические и технологические параметры работы энергоблока АЭС.

Практическая реализация стенда инспекции и ремонта ТВС (СИР ТВС) была осуществлена благодаря совместной работе ОКБ «ГИДРОПРЕСС», ООО НПФ «Сосны» и АО «АТОММАШЭКСПОРТ». Стенд представляет собой

сложную систему взаимодействующих узлов и элементов, схема которых представлена на рисунке 1.6 [18].

Рисунок 1.6 - Конструкция стенда инспекции и ремонта ТВС для АЭС-2006 [18]: 1 - устройство вращения ТВС; 2 - ТВС; 3 - пенал для негерметичных твэлов; 4 - датчик ВТ-дефектоскопии; 5 - захват для твэлов; 6 - рабочая площадка; 7 - устройство снятия головки;

8 - измерительный модуль

СИР ТВС создавался для дальнейшего использования в составе энергоблоков Ленинградской АЭС-2 и Нововоронежской АЭС-2. Измерительный узел, представляющий собой модульную каркасную конструкцию, снабжен перемещаемой вдоль ТВС платформой. Платформа приводится в движение при помощи электроприводов, которые обеспечивают ее перемещение вдоль оси ТВС и при необходимости приближение либо отдаление от грани сборки. Ключевым элементом измерительного узла является группа из 6 контактных дифференциально-трансформаторных датчиков, измеряющая геометрические параметры сборки по трем парам граней ДР. Система измерения обеспечивает измерение прогиба ТВС и угла скручивания с погрешностями, не превышающими значений 0,5 мм и 0,1 град соответственно. В настоящее время СИР ТВС внедрен на Ленинградской АЭС-2, Нововоронежской АЭС-2 и Белорусской АЭС.

Для проведения измерения формоизменения ТВС могут использоваться не только контактные, но и бесконтактные методы. Достоинством бесконтактных методов является минимальная вероятность повреждения элементов ТВС или самого датчика при перемещении измерительного модуля. Несмотря на высокую точность контактных методов, бесконтактные более надежды в силу простоты конструкции и безопасны ввиду отсутствия непосредственного контакта с объектом измерения.

Поскольку водная среда бассейна выдержки (БВ) является хорошим проводником ультразвуковых волн (УЗ-волн), ультразвуковой эхо-импульсный метод является наиболее перспективным для проведения инспекции облученных ТВС. Сущность ультразвукового эхо-импульсного метода измерения линейных размеров применительно к задаче определения формоизменения ТВС довольно проста и заключается в следующем.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Воронина Александра Владимировна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Павлов, С. В. Современные методы исследования ТВС и твэлов энергетических реакторов в обоснование эксплуатационный надежности : курс лекций / С. В. Павлов. - Димитровград : ДИТИ НИЯУ МИФИ, 2018. - Текст : электронный // ШЬ: http://www.nauch-misl.ru/pavlov.

2. Шмелев, В. Д. Активные зоны ВВЭР для атомных электростанций / В. Д. Шмелев, Ю. Г. Драгунов, В. П. Денисов, И. Н. Васильченко. - Москва : Академкнига, 2004. - 220 с.

3. Самойлов, О. Б. Результаты создания и развития ТВС альтернативной конструкции для реактора ВВЭР-1000 / О. Б. Самойлов, В. С. Кууль, Д. Г. Преображенский // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. - 2005. - № 1(64). - С. 126.

4. Разработка, внедрение на ВВЭР-1000 и дальнейшая модерни-зация ТВС-2. Преемственность требований и решений по конструкции ТВС ВВЭР-1500 / И. Н. Васильченко, С. Н. Кобелев, В. В. Вьялицын, В. С. Медведев // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. - 2006. -№ 2(67). - С. 53-62.

5. Драгунов, Ю. Г. Разработка и внедрение ТВС-2М для перспективных топливных циклов / Ю. Г. Драгунов, С. Б. Рыжов, И. Н. Васильченко, С. Н. Кобелев // Атомная энергия. - 2005. - Т. 99. - № 6. - С. 432-437.

6. Кушманов, С. А. ТВС-2М. Опыт эксплуатации, усовершенствование и использование конструкции / С. А. Кушманов // Сб. трудов международного семинара «Повышение надежности ядерного топлива АЭС с РУ ВВЭР» (Москва, 10-12 февраля 2015 г.). - Текст : электронный // ЦКЬ: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/publication/publication 2015/documents/046.pdf

7. Кушманов, С. А. Опыт эксплуатации ядерного топлива на базе ТВС-2М / С. А. Кушманов // Сб. трудов международного семинара «Повышение надежности ядерного топлива АЭС с РУ ВВЭР» (Москва, 10-12 февраля 2015 г.). - Текст : электронный // ИКЬ: http://www.gidropress. podolsk.ru/files/publication/ publication2015/documents/003 .pdf

8. Шутиков, А. В. Работа энергоблоков АЭС на повышенном уровне мощности. Перспективы дальнейшего повышения мощности до 107-110% / А. В. Шутиков // Тезисы докладов 9-й международной научно-технической конференции «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики» (Москва, 21-23 мая 2014 г.). - Москва: АО «ЭНИЦ», 2014. - С. 15-17.

9. Шутиков, А. В. Ближнесрочные планы Концерна по реализации стратегии развития ядерной энергетики / А. В. Шутиков // Тезисы докладов 11-й международной научно-технической конференции «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики» (Москва, 23-24 мая 2018 г.). - Москва: АО «ЭНИЦ», 2018. - С. 5-6.

10. Vasilchenko, I. New Requirements for the WWER Fuel and Their Consideration in Designing the Fuel Assemblies / I. Vasilchenko, Yu. Ananyev // Proc. of the 5-th International Conference on WWER Fuel Performance, Modelling and Experimental Support (Albena, Bulgaria, 29 September - 3 October 2003) - Bulgaria : IAEA - PP. 153-163

11. Шевляков, Г.В. Изменение геометрических параметров ТВС-2 и ТВС2М ВВЭР-1000 и их конструктивных элементов во время эксплуатации / Г.В. Шевляков [и др.] // Сб. докл. XI конференции по реакторному материаловедению (Димитровград, 27-31 мая 2019 г.). - Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР», 2019. -С. 76-77.

12. Павлов, С. В. Изменение изгибной жесткости ТВС ВВЭР-1000 при эксплуатации / С. В. Павлов // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. - 2016. - № 3. - С. 42-52.

13. Сидоренко, О. Г. Особенности формоизменения тепловыделяющей сборки новой конструкции ТВСА-12 реактора ВВЭР-1000 / О. Г. Сидоренко, В. А. Жителев, Г. В. Шевляков // Научный годовой отчет АО «ГНЦ НИИАР» (отчет об основных исследовательских работах, выполненных в 2019 г.) / Под общей редакцией В.В. Калыгина. - Димитровград : Акционерное общество «Государственный научный центр - Научно-исследовательский институт атомных реакторов», 2020. - С. 105-108.

14. Поленок, В. С. Послереакторные исследования ТВС ВВЭР-1000 альтернативных конструкций / В. С. Поленок, В. А. Жителев, Д. В. Марков [и др.] // Сборник трудов АО ГНЦ НИИАР. - 2010. - № 3. - С. 10-15.

15. Павлов, С. В. Стенды инспекции, ремонта и реконструкции ТВС: Обзор. / С. В. Павлов. - Димитровград: НИИАР, 1996. - 46 с.

16. Павлов, С. В. Методология материаловедческих исследований ТВС и ТВЭЛов ВВЭР для оперативного сопровождения внедрения нового топлива на АЭС / С. В. Павлов // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. -2014. - № 3. - С. 25-34.

17. Смирнов, В.П. Разработка и совершенствование методов и средств исследований ТВС и твэлов для лицензирования топлива ЯЭУ : автореферат дис. ... д-ра техн. наук : 05.14.03 / В.П. Смирнов. - Н. Новгород, 1996. - 46 с.

18. Иванов, Н. А. Стенд инспекции и ремонта тепловыделяющих сборок для проекта АЭС-2006 / Н. А. Иванов [и др.] // Тяжелое машиностроение. - 2017. - № 4. - С. 25-28.

19. Королев, М. В. Эхо-импульсные толщиномеры / М. В. Королев. -М.: Машиностроение, 1980. - 114 с.

20. Горбатов, А. А. Акустические методы измерения расстояний и управления / А. А. Горбатов, Г. Е. Рудашевский. - М.: Энергоиздат. - 1981. -207 с.

21. Дворецкий, В. Г. Методики измерения геометрический размеров и формы чехла ТВС: препринт. / В. Г. Дворецкий,В. Б. Иванов, Н. С. Глушак. -Димитровград: НИИАР, 1991. - 19 с.

22. Xu Yuanhuan Measurement for Fuel Assemblies with Ultrasonic Technique / Xu Yuanhuan, Nie Yong Distortion // Post-Irradiation Examination and In-Pile Measurement Techniques for Water Reactor Fuels. - Vienna: IAEA, 2009. -IAEATECDOC-CD-1635.

23. Aullo, M. Reduction of fuel assembly bow with the rfa fuel / M. Aullo, Y. Aleshin, J. Messier // TopFuel: Operation and Experience. - Manchester, United Kingdom: European Nuclear Society, 2012.

24. Павлов, С. В. Разработка методов и средств исследования ТВС и твэлов ВВЭР в бассейнах выдержки ядерных реакторов. : дис. ... канд. техн. наук: 05.14.03 / С.В. Павлов. - Н. Новгород, 2006. - 126 с.

25. Мартыненко, С. П. Система измерения геометрии ТВСА («СИГМАТВСА») в условиях ВВЭР-1000. Результаты измерений на АЭС / С. П. Мартыненко // Ядерное топливо нового поколения для АЭС. Результаты разработки, опыт эксплуатации и направления развития» (НТК-2012) : тез. докл. Научно-технической конференции (Москва, 13-14 ноября 2012). - М.: ОАО "ВНИИНМ", 2012.

26. Воронина, А. В. Критерии выбора метода определения формоизменения ТВС ВВЭР-1000 на АЭС / А. В. Воронина, С. В. Павлов // Актуальные проблемы инновационного развития ядерных технологий : научная сессия НИЯУ МИФИ, материалы конференции, Северск, 02-06 апреля 2018 года / под редакцией М.Д. Носкова. - Северск: НИЯУ "МИФИ", 2018. - С. 35. (вклад автора - 60%)

27. Воронина, А. В. Анализ эффективности, надёжности и безопасности методов определения формоизменения тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000 на АЭС / А. В. Воронина // Всероссийская молодёжная конференция "Научные исследования и технологические разработки в обеспечение развития ядерных технологий нового поколения" : Тезисы докладов, Димитровград, 27-29 марта 2018 года. - Димитровград: АО «ГНЦ НИИАР, 2018. - С. 62-64.

28. Павлов, С. В. Исследование влияния естественной конвекции на результаты измерения геометрических характеристик твэлов и тепловыделяющих сборок ультразвуковыми методами в условиях бассейнов выдержки: препринт / С. В. Павлов, Т. М. Шалагинова, С. В. Михайлов, Д. Л. Прокуданов. -Димитровград: НИИАР, 1991. - 28 с.

29. Examination Of Fuel Assembly For Water Cooled Power Reactor. Specialists Meeting, Tokyo, Japan 9-13 November 1981. - Vienna: IAEA, 1982.

30. Underwater Inspection, Repair And Reconstitution Of Water Reactor Fuel. Proceedings of a technical committee meeting. Paris, 3-6 November 1987. - Vienna: IAEA, 1988.

31. Poolside Inspection, Repair and Reconstitution of LWR Fuel Elements. IAEA Technical Committee Meeting. Lyon, France, October 21-24, 1991. - Vienna: IAEA, 1993, TECDOC-692.

32. Poolside Inspection, Repair and Reconstitution of LWR Fuel Elements. IAEA Technical Committee Meeting. Bad Zurzach, Switzerland, October 7-10, 1997. -Vienna: IAEA, TECDOC-1050.

33. Onsite Non-Destructive Examination Techniques For Irradiated Water -Cooled Power Reactor Fuel: A Guidebook. I. - Vienna: IAEA, 1981, TECDOC-245.

34. Guidebook on Non-Destructive Examination of Water Reactor Fuel. Technical Reports series N322. - Vienna: IAEA, 1991.

35. Гапшис, А. А., Каспарайтис А.Ю., Модестов М.Б. и др. Координатные измерительные машины и их применение / А. А. Гапшис, А. Ю. Каспарайтис, М. Б. Модестов [и др.]. - М.: «Машиностроение», 1988. - 328 с.

36. Аш Ж. Датчики измерительных систем: В 2-ч книгах. Кн. 1. / Ж. Аш с соавт. ; - Пер. с франц. А. С. Обухова. - М.: Мир, 1992. - 480 с.

37. Павлов, С. В. Неразрушающие ультразвуковые методы исследований облученного топлива ядерных реакторов / С. В. Павлов. - Димитровград: ОАО "ГНЦ НИИАР", 2013. - 256 с.

38. Стойков, С. Л. Опытная эксплуатация смешанной топливной загрузки активной зоны ТВСА совместно с ТВС-WR на ЮУ АЭС: [презентация] / С. Л. Стойков - Текст : электронный // URL: https://ppt-online.org/376182 (дата обращения: 01.05.2021).

39. Воронина, А. В. Схемные решения для контроля формоизменения ТВС ВВЭР-1000 ультразвуковым методом в бассейне выдержки АЭС / С. В. Павлов, А. В. Воронина // Вестник Димитровградского инженерно-технологического института. - 2021. - № 1(23). - С. 25-38. (вклад автора - 50%)

40. Патент № 2738751 Российская Федерация, МПК G21C 17/00 (2006.01). Способ ультразвукового контроля параметров формоизменения тепловыделяющих сборок ядерных реакторов: № 2020121778 : заявлено 01.07.2020 : опубл. 16.12.2020 / Амосов С. В., Павлов С. В., Воронина А. В.,

Правдин Д. И ; заявитель ООО НПФ «Сосны». - 14 с. (вклад автора - 30%)

41. Ермолов, И. Н. Теория и практика ультразвукового контроля / И. Н. Ермолов. - Москва: Машиностроение, 1981. - 240 с.

42. Бражников, Н. И. Ультразвуковые методы / Н. И. Бражников; под общ. ред. Н.Н. Шумиловского; Физ. и физ.-хим. методы контроля состава и свойств вещества. - Москва; Ленинград: Энергия, 1965. - 248 с.

43. Выборнов, Б. И. Ультразвуковая дефектоскопия / Б. И. Выборнов - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: Металлургия, 1985. - 256 с.

44. Свердлин, Г. М. Прикладная гидроакустика. / Г. М. Свердлин. -Ленинград : Судостроение, 1976. - 279 с.

45. Saunders, O. A. Natural convection in liquids // Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences. - 1939. - vol. 172. -No. 948. - PP. 55-71.DOI: 10.1098/rspa.1939.0089.

46. Warner, C. Y. An experimental investigation of turbulent natural convection in air at low pressure along a vertical heated flat plate / C. Y. Warner, V. S. Arpaci // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 1968. - Т. 11. - №. 3. - С. 397-406. DOI: 10.1016/0017-9310(68)90084-7..

47. Coutanceau, J. Convection naturelle turbulente sur une plaque verticale isotherme, transition, echange de chaleur et frottement parietal, lois de repartition de vitesse et de temperature / J. Coutanceau // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1969. - vol. 12.

- PP. 753-769. DOI: 10.1016/0017-9310(69)90180-X.

48. Goldstein, R. J. The steady and transient free convection boundary layer on a uniformly heated vertical plate / R. J. Goldstein, E. R. G. Eckert // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1960. - vol. 1. - PP. 208-210. DOI: 10.1016/0017-9310(60)90023-5.

49. Callahan, G. D. Transient Free Convection with Mass Transfer on an Isothermal Vertical Flat Plate. / G. D. Callahan, W. J. Marner // Int. J. Heat Mass Transfer.

- 1976. - vol. 19. - pp. 165-174. DOI: 10.1016/0017-9310(76)90109-5.

50. Miyamoto, M. Development of turbulence characteristics in a vertical free convection boundary layer / M. Miyamoto et al. // International Heat Transfer Conference Digital Library. - Begel House Inc., 1982. DOI: 10.1615/IHTC7.3320.

51. Lock, G. S. H. Observations on the structure of a turbulent free convection boundary layer / G.S.H. Lock, F.J. de B. Trotter // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1968. -vol. 11. - PP. 1225-1232. DOI: 10.1016/0017-9310(68)90193-2.

52. Vliet, G. C. An Experimental Study of Turbulent Natural Convection Boundary Layers / G.C. Vliet, C.K. Liv // Journal of Heat Transfer. - 1969. - Vol. 92. -PP. 517-531. DOI: 10.1115/1.3580236.

53. Qureshi, Z. H. Transition and transport in a buoyancy driven flow in water adjacent to a vertical uniform flux surface/ Z.H. Qureshi, В. Gebhart // Int. J. Heat Mass Transform. - 1978. - Vol. 21. - PP. 1467-1479. DOI: 10.1016/0017-9310(78)90003-0.

54. Fujii, T. Experiments on natural convection heat transfer from the outer surface of a vertical cylinder to liquids / T. Fujii, M. Takeuchi, M. Fujii, K. Suzaki, H. Uehara // Int. J. Heat Mass Transfer. - 1970. - vol. 13. - PP. 753-770. DOI: 10.1016/0017-9310(70)90125-0.

55. Воронина, А. В. Методика и программа расчета скорости звука в воде в условиях естественной конвекции у поверхности тепловыделяющих сборок ядерных реакторов / А. В. Воронина, С. В. Павлов // Вестник Национального исследовательского ядерного университета МИФИ. - 2019. - Т. 8. - № 5. - С. 465472. - DOI 10.1134/ S2304487X19050080 (вклад соискателя - 60%)

56. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2000610803 Российская Федерация. Набор программ для вычислений теплофизических свойств воды и водяного пара («WaterSteamPro») : № 2000610666 : заявл. 29.06.2000 / А. А. Александров, А. В. Очков, В. Ф. Очков, К. А. Орлов ; заявитель Московский энергетический институт

57. Лыков, А. В. Тепломассообмен: Справочник / А. В. Лыков. -2-е изд., перераб. и доп. - Москва : Энергия, 1978. - 480 с

58. Джалурия, Й. Естественная конвекция. Тепло- и массообмен. / Й. Джалурия ; пер. с англ. С. Л. Вишневецкого. - Москва.: Мир, 1983. - 399 с.

59. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018663116 Российская Федерация. Программа для расчета скорости звука в воде у поверхности вертикальной нагретой пластины : № 2018660777 : заявл.

05.10.2018 : опубл. 22.10.2018 / С. В. Павлов, А. В. Воронина ; заявитель Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма «Сосны». (вклад соискателя - 70%)

60. Raman, R. K. A review on applications of computational fluid dynamics/ R. K. Raman, Y. Dewang, J. Raghuwanshi // International Journal of LNCT. - 2018. -Vol. 2 - No. 6 - PP. 137-143.

61. Joshi, J. Advances of computational fluid dynamics in nuclear reactor design and safety assessment / J. Joshi, A. Nayak - Duxford, United Kingdom: Woodhead Publ., 2019. - 888 p.

62. Doug McLean. Understanding Aerodynamics: Arguing from the Real Physics / McLean Doug - United Kingdom: Wiley, 2013. - 550 p.

63. Nicoud, F. Progress in Engineering Turbulence Modelling, Simulation and Measurements / F. Nicoud, S. Hickel, A. Tomboulides, W. Rodi, M. Leschziner // Flow Turbulence Combust. - 2020. - Vol. 104. - PP. 291-292. DOI: 10.1007/s10494-019-00105-0.

64. Lecheler, S. Numerische Stromungsberechnung. Schneller Einstieg durch anschauliche Beispiele mit ANSYS 15.0 / S. Lecheler - Berlin: Springer, 2014. - 278 p.

65. ANSYS FLUENT: http://www.fluent.com (дата обращения: 29.05.2020).

66. Зиганшин, А. М. Тестирование моделей свободной и пристеночной турбулентности при численном решении задачи о конвекции у вертикальной нагретой стенки / А. М. Зиганшин, В. Н. Посохин, С. В.Романов // Известия вузов. Строительство. - 2012. - № 4. - С. 71-79.

67. Сафин, Р. Р. Численное исследование свободной конвекции над теплоисточниками, находящимися на разной высоте/ Р. Р. Сафин, Р. Р. Зиганшин, Е. Э. Беляева // Вестник Казанского технологического университета. - Т.19. - № 14. - 2016. - С. 146-148.

68. Bykalyuk, A. Studying the evolution of both thermal and kinetic boundary layers in the vicinity of a vertical conductive gypsum plate under dynamic time-depending conditions at the building scale/ A. Bykalyuk, F. Kuznik, K. Johannes //

Energy and Buildings. - 2015. - Vol. 86. - PP. 898-908. DOI: 10.1016/j.enbuild.2014.11.010.

69. Ferziger, J. Computational Methods for Fluid Dynamics / J. Ferziger, M. Peric - Berlin: Springer, 2002. - 431 p.

70. Воронина, А. В. Выбор модели турбулентности для расчета профиля температуры у поверхности ТВС ВВЭР-1000 в бассейне выдержки АЭС / А. В. Воронина, С. В. Павлов // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. - 2021. - № 1. - С. 83-94. - DOI 10.26583/npe.2021.1.08. (вклад соискателя - 80%)

71. Воронина, А. В. Верификация математической модели акустического тракта ультразвукового метода измерения расстояний до нагретой вертикальной пластины в присутствии естественной конвекции / А. В. Воронина, С. В. Павлов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. -2021. - №2. - С. 63-76. (вклад соискателя - 70%)

72. Воронина, А. В. Математическая модель акустического тракта эхо-импульсного метода измерения геометрических параметров тепловыделяющей сборки ядерного реактора в приближении геометрической акустики / А. В. Воронина, С. В. Павлов // Вестник Национального исследовательского ядерного университета МИФИ. - 2020. - Т. 9. - № 3. - С. 217225. - DOI 10.1134/S2304487X20030104. (вклад соискателя - 80%)

73. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021616486 Российская Федерация. «Программа для моделирования контроля формоизменения ТВС ВВЭР ультразвуковым эхо-импульсным методом» : № 2021615471 : заявл. 13.04.2021 : опубл. 22.04.2021 / С. В. Павлов, А. В. Воронина ; заявитель Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма «Сосны». (вклад соискателя - 70%)

74. Воронина, А. В. Численное моделирование контроля искривления ТВС ВВЭР-1000 в бассейне выдержки АЭС / А. В. Воронина, С. В. Павлов // Вестник Димитровградского инженерно-технологического института. - 2021. - № 1(23). -С. 15-24. (вклад соискателя - 80%)

75. Руководство по безопасности при использовании атомной энергии. Радиационные и теплофизические характеристики отработавшего ядерного топлива водо-водяных энергетических реакторов и реакторов большой мощности канальных. РБ-093-20: утверждено Приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 11 марта 2020 г. № 106.

76. Воронина, А. В. Инженерные формулы для оценки влияния естественной конвекции у поверхности ТВС ВВЭР-1000 на результаты измерения ее размеров ультразвуковым методом в бассейне выдержки АЭС / А. В. Воронина, С. В. Павлов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. - 2021. - № 1. - С. 74-85. (вклад соискателя - 90%)

77. Стенд инспекции ТВС АЭС «Темелин». УЗ-система контроля геометрических параметров ТВС. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. СТВА.Д.А.301.1096 / ООО НПФ «Сосны». - Димитровград, 2019. -Инв. № 21-03375.

78. Техническая справка «Результаты испытаний оборудования ультразвуковой системы определения прогиба и скручивания ТВС на АЭС «Темелин» / ООО НПФ «Сосны». - Димитровград, 2021. - Инв. № 22-03738.

138

ПРИЛОЖЕНИЕ А Патент на изобретение

139

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Объекты интеллектуальной собственности

ПРИЛОЖЕНИЕ В

сосны

УТВЕРЖДАЮ

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА «СОСНЫ» (ООО НПФ «Сосны»)

Директор ООО НПФ «Сосны»,

Российская Федерация 433507. Ульяновская обл.. г. Димитровград. пр. Димитрова, д. 4 а

Тел: [phone] Факс: [phone] о ITice'«} sosny.ru wvvvv.sosny.ru

ОКНО 12567692, ОГРН 1027300535107 И1 II I/KI1П 7302007037/732901001

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы Ворониной A.B.

«Разработка и расчетно-экспериментальное обоснование ультразвукового метода контроля формоизменения TBC ВВЭР в бассейнах выдержки АЭС», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.14.03 - Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации (технические науки)

Настоящим актом подтверждаем, что теоретические и практические результаты, полученные в диссертационной работе Ворониной A.B. «Разработка и расчетно-экспериментальное обоснование ультразвукового метода контроля формоизменения TBC ВВЭР в бассейнах выдержки АЭС» внедрены и используются в технических проектах ультразвуковой системы контроля геометрических параметров TBC в составе стенда инспекции TBC на АЭС «Темелин» (Чехия).

В ходе диссертационного исследования был разработан и внедрен метод определения геометрических параметров TBC ультразвуковым эхо-импульсным методом. Данный метод позволяет провести измерения величины прогиба и угла скручивания TBC ВВЭР-1000 различных модификаций с любым количеством дистанционирующих решеток в условиях бассейнов выдержки на АЭС.

Разработанная Ворониной A.B. математическая модель акустического тракта ультразвукового эхо-импульсного метода измерения линейных размеров была экспериментально проверена и положена в основу комплекса программ, созданных для моделирования процесса контроля формоизменения TBC. Комплекс программ позволяет проводить исследования проектируемой ультразвуковой системы при различных

параметрах облученной TBC в среде бассейна выдержки.

Выполненные в работе расчетно-экспериментальные исследования использовались для обоснования научно-технических решений при разработке технического проекта ультразвуковой системы контроля в составе стенда инспекции TBC на АЭС «Темелин» (СТВА.Д.А.301.1096). Предложенные рекомендации по проектированию системы подтверждены в процессе эксплуатации стенда на 1-м и 2-м блоках АЭС «Темелин».

Начальник научно-аналитического

отдела, канд. техн. наук,

Главный специалист

технологического отдела